随着计算机硬件的飞速发展，经过多年的研究积累，利用软件上的数学模型来模拟风沙 运动的方法越来越成熟。1  风沙流数值模拟风沙流数值模拟的经典算例已有很多，前人积累的研究经验很丰富。现今人们对风沙流 的数值模拟研究的主攻点是沙尘粒子的跃移运动。沙粒和风形成风沙流时，首先沙粒要达到 其起动速度，之后才能与风混合成为风沙流，Bagnold 指出计算沙粒的临界起动风速时，引入 临界起动风速模型[2]，这一模型一直沿用至今。 80461

沙粒的起动过程较为复杂，亢力强等人研究沙粒在冲击床面时的起动过程时，将沙尘颗 粒作为离散项处理，应用欧拉方程和拉格朗日方法，考虑单个粒子间的相互作用力，建立了一个数学模型[3]，数值模拟了沙粒的动态启动过程，进一步阐释了沙粒的碰撞起动机制。于 涛等人则针对悬移层的风沙两相流，在 FLUENT 中数值模拟了风沙流的运动状态，给出了沙粒 起动体积浓度的表达式[4]， 式中          Z '  ——沙粒体积浓度；

Z0 ——床面密实度；g ——沙粒密度；u* ——摩阻速度；

D——沙粒直径 沙粒起动后，研究的主要方向转为沙粒在风沙流中的运动状态，在有障碍物的流场中，

给予沙粒一个初始的流速和流向，当沙尘颗粒与障碍物表面发生碰撞时，其运动状态势必会 发生变化，周芳等人提出在有限空间中研究风沙流动数值模拟和边界条件的问题[5]，采用欧 拉方法对风沙气固两相流动进行了数值模拟，研究在不同的进口条件、气固两相流流速和固 体颗粒浓度下的风沙流动。结果表明:当流体流域的外边界为壁面(wall)时，其对于多相混合 湍流的形成与发展都有很大的影响，用于数值计算的流域应该足够大，才能将进口效应的影 响降到最低，得到较为合理的多相流模型。 论文网

目前，FLUENT 软件在模拟风沙气固两相流时有很强的应用性，用到的方法主要有欧拉- 拉格朗日（Eurler-Lagrange）方法和欧拉-欧拉（Eurler-Eurler）方法两种，欧拉-欧拉方法中 包含 VOF、Mixture 和 Eulerian 三种模型。Mixture 模型在计算时的求解方程较少，过程也较 稳定，很适用于在物料具有宽广的分布，气固两相之间没有明显的相互作用力的情况下的模 拟计算 [3]。但是由于湍流本身有很大的复杂性，多相混合湍流更是如此，要想在一个接近实 际情况的完整湍流模型中进行数值计算是十分困难的，因此，模型的简化非常有必要。赵斌 娟，翟之平等人采都曾利用过 Mixture 混合模型和 k-ε 湍流模型进行各自领域的数值模拟计算

[6][7]，根据其计算结果的对比,了解到不同流道或装置中的固液两相湍流运动规律是不相同的，

但是都与两相流中作为第二相的固体颗粒的参数有极大关系。 

2  沙波纹数值模拟

沙波纹的形成与发展受颗粒运动状态的影响，而当沙粒下落撞击到地面时其运动状态的 变化是无规则的，这一点在当前沙波纹数值模拟中大都被忽略了。邢茂建立了一个考虑沙粒无规则变化的运动状态对沙波纹影响的数值模型[8]。经计算，该模型可以很好地模拟出真实 状态下沙波纹的形成、发展到稳定的过程，很好的揭示了沙波纹的运动机理。

3  沙丘数值模拟

现今对于沙丘的数值模拟主要关注两个方面:其一是直接模拟沙丘过程中的流场的状况 来探究沙丘在不同阶段的形态特征；其二是计算 “沙体微元”在迁移过程中的沉积概率，模 拟“沙体微元” 在运动过程中的沉积和侵蚀，进而得到沙丘的形成过程。这两方面的研究经 验虽较为丰富，但是与实际沙丘运动的实测数据仍有出入。管超等人通过研究数值模拟沙丘 形成的相关案例，总结提出了三种数值模拟方法：非线性离散模型、网格动力模型、系统动 力模型[9]。经过对三种模型的对比分析，得到了这三种模型各自的适用条件和应用范围。  风沙条件数值模拟的研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_93491.html